Удосконалення конструкції екструдера з метою підвищення якості полімерних виробів

Анотація

Об'єктом дослідження є екструдер для виготовлення полімерних виробів. У статті розглядається проблема підвищення якості полімерних виробів на основі удосконалення конструкції екструдера. В роботі встановлені особливості конструкцій екструдера, його переваги та недоліки. Спроектована обрана конструкція екструдера з виконанням трисекційного черв’яка в зоні стиснення з різними висотами бар’єрних зазорів у кожній секції. Співвідношення довжини окремих секцій до загальної довжини зони стиснення повинно бути в діапазоні 0,1–0,5. При цьому висота бар’єрного зазору в першій секції має перевищувати висоту зазорів у наступних секціях в 1,1 рази між сусідніми витками черв’яка. У першій секції з більшим зазором відбувається інтенсивне розсіювання механічної енергії приводу, що призводить до плавлення полімеру та вивільнення тепла. При цьому значна частина нерозплавленого матеріалу затримується перед входом у наступні секції з меншим зазором. Таким чином, у черв’яку не виникає різке підвищення тиску у зоні стиснення та локальний перегрів матеріалу по його довжині у секції стиснення. У наступних секціях відбувається подальше розділення розплаву та твердих часток полімеру, а висота зазору зменшується поступово, забезпечуючи контрольований розподіл теплових потоків в матеріалі. Запропонована конструкція черв’яка у зоні стиснення з закритим бар’єрним зазором h = 0,001 м та відкритими бар’єрними зазорами h при 0,0105 м і 0,0075 м ілюструється на прикладі екструдера (D = 0,63 м; φ = 17,1°) при переробці вторинного поліетилену високого тиску. Застосування відкритих бар’єрних зазорів між черв’яком і корпусом екструдера знижує дисипацію тепла на його робочих поверхнях майже у тричі ніж з закритими бар’єрними зазорами, як демонструється на отриманій залежності функції дисипації від частоти обертання черв’яка. Це зменшує ризик деградації матеріалу, термічні умови перебування полімеру пом’якшуються, збільшується гомогенність розплаву та сприятиме підвищенню якості готових полімерних виробів, зокрема полімерних труб, плівки та ін.